JPH07266076A

JPH07266076A - 耐熱性樹脂のレ−ザ加工法

Info

Publication number: JPH07266076A
Application number: JP6062839A
Authority: JP
Inventors: Akio Yamazaki; 聡夫山崎; Yoshiaki Tsubomatsu; 良明坪松; Yoshihiro Takahashi; 佳弘高橋
Original assignee: Hitachi Chemical Co Ltd
Current assignee: Resonac Corp
Priority date: 1994-03-31
Filing date: 1994-03-31
Publication date: 1995-10-17
Anticipated expiration: 2018-05-12
Also published as: JP3405473B2

Abstract

(57)【要約】【目的】加工残査を良好に除去することがでる耐熱性樹
脂のレ−ザ加工法を提供する。【構成】（ａ）耐熱性樹脂にエキシマレーザビ−ムを照
射する工程、（ｂ）過マンガン酸塩のアルカリ溶液で処
理する工程、（ｂ）析出したマンガン化合物を析出除去
する工程を含むエキシマレーザ加工法。【効果】配線板製造工程の小径穴あけ等に適用し加工精
度、配線板の接続信頼性を向上することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、プリント配線板、マル
チチップモジュール、イオンフロープリンターヘッドな
どレーザ加工を利用した製品に広く利用される耐熱性樹
脂のレ−ザ加工法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂等の耐熱
性樹脂の加工方式として、機械的加工法、化学エッチン
グ加工法、プラズマ加工法、レーザ加工法等が行われて
おり、特に最近の微細加工を要求される分野では、レー
ザ加工法が用いられている。レーザ加工に用いられるレ
ーザー種として主に炭酸ガスレーザ、エキシマレーザ等
がある。このうちエキシマレーザは、紫外線領域や真空
紫外線領域の発振波長、短パルス、１パルス当りのエネ
ルギー密度が高いという特徴を有している。従って、こ
のエキシマレーザを用いた加工機構は「瞬間的光吸
収、光化学反応による分子結合開裂、切断されたフ
ラグメントによる体積増大、飛散」という過程による
もので、一般にはアブレーション機構と呼ばれている。
従ってエキシマレーザを用いた加工においては、熱加工
プロセスではないために加工領域及びその周囲に与える
熱的損傷が少なく加工形状に優れるいう特徴を有す反
面、飛散したフラグメントが加工部周囲に付着し加工残
査になるという問題がある。加工残査によっては導電性
があり、イオン・フロー・プリンター・ヘッド等、穴間
に絶縁性が必要とされる加工分野では穴内部に付着した
加工残査の除去が必要となる。また、配線板やマルチ・
チップ・モジュール等におけるスルー・ホール加工やブ
ラインド・スルー・ホール加工などにエキシマレーザ加
工を用いた場合、層間の電気的接続信頼性を確保するた
めに穴内部及び穴周囲に付着した加工残査の除去が必要
となる。従来よりこの加工残査の除去方法としてプラズ
マ処理を利用する方法が一般的である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このプラズマ
処理には以下に述べるいくつかの問題点がある。第一に
は、加工残査の付着量や付着状態、また、処理に用いる
プラズマ処理装置内のプラズマエネルギー等にばらつき
があるため、プラズマ処理の終点を厳密に管理できない
ことである。そのため一般には処理時間を長くすること
で対応しているが、先に加工残査が除去された部分の樹
脂がエッチバックされることになる。これは、マルチ・
チップ・モジュール等のブラインド・ビア・ホール等の
加工に用いた場合、接続信頼性を著しく低下させる原因
になる。第二にプラズマ処理を行うと処理基板の表面温
度が上昇し、寸法的精度が著しく低下することがある。
本発明は、これらの問題を解決ししかも加工残査を良好
に除去することができ小径穴あけ等に広く利用される耐
熱性樹脂のレ−ザ加工法を提供するものである。

【０００４】

【問題点を解決するための手段】本発明者らは数々の実
験を行った結果、（ａ）耐熱性樹脂にエキシマレーザビ
−ムを照射する工程、（ｂ）過マンガン酸塩のアルカリ
溶液で処理する工程、（ｂ）析出したマンガン化合物を
析出除去する工程を含む処理方法がエキシマレーザ加工
残査の除去ができ耐熱性樹脂のレーザ加工に有効である
ことがわかった。

【０００５】過マンガン酸塩としては、例えば過マンガ
ン酸ナトリウム、過マンガン酸カリウムなどの酸化剤が
よく、アルカリ剤として、水酸化ナトリウム、水酸化カ
リウム、炭酸カリウム、炭酸ナトリウム等がよく、これ
らの過マンガン酸塩とアルカリ剤を一つ以上づつ適当に
組み合わせて用いればよい。最適濃度は処理液の種類、
加工した処理基材の種類、レーザ種により異なるが、例
えば、エキシマレーザ加工後の残査除去を過マンガン酸
カリウムと水酸化ナトリウムの混合水溶液で行う場合、
その処理液濃度は過マンガン酸カリウムが４０〜８０ｇ
／ｌ程度、水酸化ナトリウムが２０〜５０ｇ／ｌ程度が
よく、好ましくは過マンガン酸カリウムが５０〜７０ｇ
／ｌ、水酸化ナトリウムが２８〜４８ｇ／ｌがよい。ま
た、液温は５０〜７０℃程度がよい。処理時間として
は、５〜３０分程度がよい。処理法は浸漬、スプレ−吹
付等がある。

【０００６】また、上記処理によって処理基板表面に析
出したマンガン化合物が析出する。このマンガン化合物
は、還元剤を含む溶液による中和処理によって容易に除
去できる。還元剤としては、例えば硫酸ヒドロキシルア
ミン、硫酸ヒドラジン等があり、好ましくはこれらに酸
を加えた溶液を用いるのがよい。酸としては、例えば硫
酸、塩酸、硝酸等が挙げられる。場合によっては還元剤
溶液処理と酸処理を別々に行ったり、また、還元剤に酸
を加えた溶液処理の後、さらに別に酸処理を行ったりす
る処理方法も有効である。

【０００７】また、上記過マンガン酸のアルカリ溶液浸
蹟処理に先立ち、有機溶剤に浸蹟する等の有機溶剤処理
することも有効である。有機溶剤の種類としては，例え
ばＮ−メチルピロリドン等複素環状系有機溶剤、ディメ
チルホルムアミド等のアミド化合物、ヒドラジン、アセ
トン等のケトン類、イソプロピルアルコール等のアルコ
ール類、エチレングリコールモノブチルエーテル等のエ
ーテル類が挙げられる。これらは適当に混合して処理し
ても良いし、さらに数種類の処理液で処理してもよい。
また、適宜３０〜８０℃程度に加熱して使用される。エ
キシマレーザ加工後の残査除去を行い、過マンガン酸処
理工程に先立ち処理する場合の処理条件として、９５％
アセトンを用いた場合、液温２０℃、処理時間５〜１０
分程度、９５％イソプロピルアルコールを用いた場合、
液温２０℃、処理時間２〜２０分程度、Ｎ−メチルピロ
リドンの場合、液温４０〜７０℃程度、処理時間２〜１
０分程度がよい。これらの処理液数種で順に処理する方
法も可能である。

【０００８】これらの処理、及びこれらの処理を行った
後の水洗等に超音波洗浄槽を使用することは残査の除去
に対して有効である。特に微細でアスペクト比が大きい
穴内部等の残査を除去する時は非常に有効である。その
他これらの薬液や水洗水をスプレ等で吹き付けることも
有効である。また、これらの薬液処理を順次、複数回行
うことも効率よく確実に加工残査を除去できる方法であ
る。本発明の方法は、耐熱性樹脂が少なくともポリイミ
ドを含むものである場合とくに有効である。

【０００９】

【実施例】

実施例１７５マイクロメータ厚ポリイミドフィルム（宇部興産
製、商品名；ユーピレックスＳ）にＫｒＦエキシマレー
ザ光（発振波長２５４ｎｍ）を照射し、フィルムの一部
を穴明け加工した。照射したエキシマレーザ光のエネル
ギー密度は加工面上で１．０ｍＪ／ｃｍ² 、周波数は５
０Ｈｚ、照射したパルス数は３０パルスである。また、
この加工の加工方式はいわゆるマスクイメージング法と
し、レーザ光路途中に角状（開口部の大きさ１ｍｍ×１
ｍｍ）のマスクをおき、縮小率３．０でポリイミド加工
面上に縮小投影した。加工後、金属顕微鏡及び走査型電
子顕微鏡で表面を観察したところ、加工部近辺のポリイ
ミド表面上にスス状の加工残査が観察された。次に、ア
ルカリ性過マンガン酸カリウム水溶液浸蹟処理（「過マ
ンガン酸処理」）、中和処理を順に行った。条件を第１
表に示した。この実施例ではこの処理を２回行った。処
理後金属顕微鏡及び走査型電子顕微鏡で観察したとこ
ろ、ポリイミド加工部周辺に観察された加工残査は除去
されていた。この実施例では各処理を効果的に行うた
め、それぞれ超音波洗浄槽を使用して行ったが、使用し
なくても処理時間を長くする等、条件を変更することに
よって結果として同様な処理結果が得られる。また、ス
プレ等により薬液、洗浄水を処理基板にスプレ等で吹き
付ける等の方法も超音波洗浄槽を使用する方法と同様に
処理を効果的に行うことができる。またこの実施例に示
すように「過マンガン酸処理→中和処理」を数回繰り返
し実施することは、過マンガン酸処理時間を長くするこ
とに比べて効果的処理であった。

【００１０】実施例２まず、２層ＭＣＦフィルム（日立化成工業株式会社製、
商品名；MCF-5510I(両面銅層厚み；各１８μｍ、中央ポ
リイミド層厚み；７５μｍ））の銅配線パターン及び穴
を通常のフォトリソ工程で形成し、評価用配線板（穴
数；５１２個、穴径；１２０μｍ）を作製した。この評
価用配線板の片側からエキシマレーザ光（ＫｒＦレー
ザ、発振波長；２５４ｎｍ）を照射した。照射したエキ
シマレーザ光のエネルギー密度は加工面上で１．０Ｊ／
ｃｍ² 、周波数は２００Ｈｚとした。また、加工方式は
銅穴パターンをコンフォーマルマスクとし、レーザ光を
往復走査するスキャニング加工とした。加工条件はスキ
ャン速度２００ｍｍ／ｃｍ²、照射回数２０回とした。
レーザ加工後の評価用配線板を金属顕微鏡及び走査型電
子顕微鏡で観察したところ、銅表面、銅穴側壁部及びポ
リイミド穴側部共にエキシマレーザ加工によって飛散付
着した加工残査が観察された。さらに、両面それぞれの
測定用端子に測定用導線を半田付けにより電気的に接続
し、絶縁抵抗をテスタで測定した結果、４．０オームで
あった。次に、過マンガン酸処理、中和処理を順に行っ
た。条件は第１表に示すものである。この実施例ではこ
の処理を２回行った。処理後の抵抗値は通常のテスタで
測定し、１０メガオーム以上であることを確認した。さ
らに、絶縁抵抗計にて測定端子間に電圧２５０Ｖ、２分
印加した時の電流値より絶縁抵抗を算出したところ、
１．２×１０^-12 オームであった。この結果から、穴内
部に付着したレーザ加工により飛散付着した導電的加工
残査が除去されたことがわかった。また、処理後の評価
用配線板について金属顕微鏡及び走査型電子顕微鏡で観
察したところ、銅表面、銅穴側壁部及びポリイミド穴側
部共に加工前に観察された加工残査は除去されていた。

【００１１】実施例３ブラインドビアホールで接続した配線板（ビアホール
数；３２個、ビアホール径；８０マイクロメータ）を作
製した。製造工程は次の通り。ベース基材として片面銅
張り積層板を用意した。次にこの積層板の銅を通常のフ
ォトリソ工程を用い、エッチングで第１の配線を作製し
た。この上部に厚み２５マイクロメータのポリイミド接
着フィルム（日立化成工業株式会社製、商品名ＡＳ−２
２００）２枚を介して銅箔（日本電解株式会社製、商品
名ＳＬＰ−１２）を真空プレスで積層プレスした。この
銅箔のブラインドビアホール接続部となる部分を通常の
フォトリソ工程を用い、エッチングで除去した。さら
に、この銅箔の上部からエキシマレーザ光（発振波長：
２５４ｎｍ、エネルギー密度）を照射し、レーザ光をス
キャニングする方式でブラインドビアとなるべき部分を
除去した。加工に用いたレーザ光の照射領域の大きさは
１５ｍｍ×８ｍｍで、照射領域の短尺方向に走査した。
レーザ光のエネルギー密度１．０Ｊ／ｃｍ² でレーザ光
の周波数２００Ｈｚ、走査速度３００ｍｍ／ｍｉｎ、走
査回数１０回とし、下部配線パッドまでのブラインドス
ルーホールが形成されていることを金属顕微鏡及び走査
型電子顕微鏡で確認した。また、加工したビアホール周
辺の銅箔上、ブラインドビアホール内のポリイミド樹脂
上にスス状の加工残査が観察された。この配線板に対し
て、Ａ：第１表に示した処理を２回連続して繰り返し行
う、Ｂ：処理条件総圧０．８Ｔｏｒｒ（酸素分圧／フレ
オン分圧＝５０／２０）、１５０Ｗで２分間プラズマ処
理、Ｃ：処理無しの処理をした。Ａ、Ｂの場合につい
ては顕微鏡及び走査型電子顕微鏡で観察すると、上記の
加工残査が除去されていた。次に無電解めっきを２マイ
クロメータ厚、硫酸銅電気めっき１５マイクロメータ厚
のパネルメッキを施し、第二の配線を通常のフォトリソ
法で形成した。断面を金属顕微鏡で観察したところ、Ｂ
の場合は銅穴直下のポリイミドがエッチバックされてお
り、穴全体の銅めっき厚みも薄く、特に銅穴直下の銅め
っき厚がかなり薄かったが、それに対してＡの場合はポ
リイミド層のエッチバックも観察されず、銅メッキ層が
他の部分に比べてかなり薄くなっていることがわかっ
た。またＣの場合は穴内部の一部にメッキ析出不良が観
察された。Ａ、Ｂ、Ｃの場合を各々２０サンプル（２０
０測定数）作製し、熱衝撃試験による接続信頼性を評価
した。試験条件は、−６５℃（３０分）→室温（２分）
→１５０℃（３０分）→室温（２分）→−６５℃の繰り
返しサイクルとした。初期の導通抵抗を基準として±１
０％以上の抵抗変化が発生した時断線とし、１０００サ
イクル後の導通率＝導通数／試験数を求めた。その結
果、Ａ、Ｂ、Ｃの場合それぞれ９８％、１７％、１５％
であった。このようにレーザ加工後の後処理として本発
明で示した過マンガン酸処理を施すことにより、接続信
頼性の大幅な向上が図られた。

【００１２】

【表１】 ─────────────────────────────────── 処理順処理名処理液成分液温（℃）時間（分） ─────────────────────────────────── １水洗純水 25 ─────────────────────────────────── ２過マンカン酸処理過マンカン酸カリウム 60g/l 60 15 水酸化ナトリウム 38g/l 純水残り ─────────────────────────────────── ３水洗純水 25 ─────────────────────────────────── ４水洗純水 25 ─────────────────────────────────── ５中和処理硫酸ヒトロキシルアミン 5wt% 25 4 硫酸 3vol% 純水残り ─────────────────────────────────── ６水洗純水 25 ─────────────────────────────────── ７水洗純水 25 ───────────────────────────────────

【００１３】

【発明の効果】本発明により、配線板製造工程の小径穴
あけ等、耐熱性樹脂のレ−ザ加工の精度、加工製品の信
頼性を飛躍的に向上することができる。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】（ａ）耐熱性樹脂にエキシマレーザ光を照
射する工程、（ｂ）過マンガン酸塩のアルカリ溶液で処
理する工程、（ｂ）析出したマンガン化合物を析出除去
する工程を含むことを特徴とする耐熱性樹脂のレ−ザ加
工法。
【請求項２】耐熱性樹脂が少なくともポリイミドを含む
ものである請求項１記載の耐熱性樹脂のレ−ザ加工法。